问题 解答题

在平面直角坐标系xOy中,已知双曲线C1:2x2-y2=1.

(1)过C1的左顶点引C1的一条渐近线的平行线,求该直线与另一条渐近线及x轴围成的三角形的面积;

(2)设斜率为1的直线l交C1于P、Q两点,若l与圆x2+y2=1相切,求证:OP⊥OQ;

(3)设椭圆C2:4x2+y2=1,若M、N分别是C1、C2上的动点,且OM⊥ON,求证:O到直线MN的距离是定值.

答案

(1)双曲线C1

x2
1
2
-
y2
1
=1左顶点A(-
2
2
,0
),

渐近线方程为:y=±

2
x.

过A与渐近线y=

2
x平行的直线方程为y=
2
(x+
2
2
),即y=
2
x+1

所以

y=-
2
x
y=
2
x+1
,解得
x=-
2
4
y=
1
2

所以所求三角形的面积为S=

1
2
|OA||y|=
2
8

(2)设直线PQ的方程为y=kx+b,

因直线PQ与已知圆相切,故

|b|
2
=1,

即b2=2,由

y=kx+b
2x2-y2=1

得x2-2bx-b2-1=0,

设P(x1,y1),Q(x2,y2),则

x1+x2=2b
x1x2=-1-b2

又y1y2=(x1+b)(x2+b).

所以

OP
OQ
=x1x2+y1y2=2x1x2+b(x1+x2)+b2

=2(-1-b2)+2b2+b2

=b2-2=0.

故PO⊥OQ.

(3)当直线ON垂直x轴时,|ON|=1,|OM|=

2
2
,则O到直线MN的距离为
3
3

当直线ON不垂直x轴时,设直线ON的方程为:y=kx,(显然|k|>

2
2
),

则直线OM的方程为y=-

1
k
x,由

y=kx
4x2+y2
=1得
x2=
1
4+k2
y2=
k2
4+k2

所以|ON|2=

1+k2
4+k2

同理|OM|2=

1+k2
2k2-1

设O到直线MN的距离为d,

因为(|OM|2+|ON|2)d2=|OM|2|ON|2

所以

1
d2
=
1
|OM|2
+
1
|ON|2
=
3+3k2
k2+1
=3,

即d=

3
3

综上,O到直线MN的距离是定值.

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